CN104568306B - 一种力传感器动态性能标定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种力传感器动态性能标定装置，本装置省略了对执行装置的模型测试计算环节，直接应用位移传感器测量执行环节的输出位移，通过简单计算得出执行环节的输出力值，且该输出力值直接作用于待标定力传感器(7)上，提高了标定过程的效率与准确度。
Description
技术领域
本发明是一种力传感器动态性能标定装置，属于测量测试技术领域。
背景技术
封严涂层试验机是用来评价封严涂层性能指标的试验装备，力测量装置成为了数据采集的关键部件。由于刮削频率范围为0～1kHz,力传感器的动态采集性能成为了试验结果评估的主要因素，因此，对采用的力传感器动态标定至关重要。
传统的力传感器动态标定方法是通过对待标定传感器施加特定的试验信号(如脉冲信号、正弦信号、阶跃信号等)，通过测定待标定传感器的输出响应，以求得其传递函数，最终得到其频响范围。该种方法存在很难产生宽频带试验信号以及试验信号幅值大小不可控制的问题。
发明内容
本发明正是针对上述现有装置存在的缺点而设计提供了一种力传感器动态性能标定装置，其目的是产生宽频带和幅值可控制的试验信号，提高力传感器的动态标定准确性。
本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：
该种力传感器动态性能标定装置，该装置包括电压模拟信号发生器(2)、功率放大器(3)和快刀装置(4)，其中，电压模拟信号发生器(2)与计算机(1)连接并接收其指令发出不同频率、幅值的电压信号波形，功率放大器(3)将电压信号波形进行幅值放大输出给快刀装置(4)，频率不变，快刀装置(4)根据接收到的电压信号波形幅值，由快刀装置(4)的安装面(6)产生相应的位移动作，该位移动作的频率与输入的电压信号频率相同，快刀装置(4)所产生的位移动作由安装面(6)传递到待标定力传感器(7)的测量面上，其特征在于：在快刀装置(4)的安装面(6)的前方设置一个非接触位移测量传感器(5)，该非接触位移测量传感器(5)发出的测量光束垂直照射在安装面(6)上，非接触位移测量传感器(5)与计算机(1)连接，将采集到的快刀装置(4)安装面(6)位移动作的形变数据输入计算机(1)。
本装置省略了对执行装置的模型测试计算环节，直接应用位移传感器测量执行环节的输出位移，通过简单计算得出执行环节的输出力值，且该输出力值直接作用于待标定力传感器(7)上，提高了标定过程的效率与准确度。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
参见附图1所示，该种力传感器动态性能标定装置，该装置包括电压模拟信号发生器2、功率放大器3和快刀装置4，其中，电压模拟信号发生器2与计算机1连接并接收其指令发出不同频率、幅值的电压信号波形，功率放大器3将电压信号波形进行幅值放大输出给快刀装置4，频率不变，快刀装置4根据接收到的电压信号波形幅值，由快刀装置4的安装面6产生相应的位移动作，该位移动作的频率与输入的电压信号频率相同，快刀装置4所产生的位移动作由安装面6传递到待标定力传感器7的测量面上，其特征在于：在快刀装置4的安装面6的前方设置一个非接触位移测量传感器5，该非接触位移测量传感器5发出的测量光束垂直照射在安装面6上，非接触位移测量传感器5与计算机1连接，将采集到的快刀装置4安装面6位移动作的形变数据输入计算机1。
由于传统力传感器动态标定方法无法实现宽频带试验信号产生，无法实现对封严涂层试验机高频响力传感器进行动态标定，以下是采用本发明装置对该种力传感器进行动态标定的工作过程：
步骤一、将待标定力传感器7测量面完全接触快刀装置4的安装面6后进行固定安装；
步骤二、计算机1通过RS-485通信协议的形式向电压模拟信号发生器2输出数字信号指令，使电压模拟信号发生器2产生模拟电压信号并输出至功率放大器3处，该模拟电压信号的频率为标定力传感器所需的动态力频率(0～1kHz)，模拟电压信号的幅值为标定力传感器所需动态力对应的电压幅值(0～1000V)；
步骤三、功率放大器3将电压模拟信号发生器2输入的模拟电压信号进行幅值放大，放大倍数为100，并保证电压信号频率不变输入至快刀装置4处；
步骤四、快刀装置4接收到功率放大器3输入的高电压信号，在快刀装置4的安装面6产生相应的位移动作，该位移动作的频率与输入的电压信号频率相同；
步骤五、快刀装置4的安装面6产生相应的位移动作由非接触位移测量传感器5测量采集，并将采集的位移动作的形变数据输入计算机1；非接触位移测量传感器5性能参数为：绝对误差≤±0.08％-0.1％；动态分辨率0.006％；数字测量频率2.5kHz；
步骤六、计算机1接收由非接触位移测量传感器5传送位移动作的形变数据进行计算，计算出位移动作产生的力值，计算公式为：F＝K*x；
式中：F为快刀装置4的安装面6传递到待标定力传感器7测量面的力值；K为快刀装置4的安装面6的已知刚度值，x为快刀装置4的安装面6产生的位移形变值；
步骤七、计算机1将计算结果作为标定的标准与待标定力传感器7采集的力值进行比较，另外，将非接触位移测量传感器5采集的位移动作的频率与待标定力传感器7采集的力频率进行比较，将力值差值以及频率差值标定为力传感器7的性能指标。
将本装置标定后的力传感器应用至封严涂层试验机处后，可以采集频率为0～1kHz幅值为0～100N分辨率为0.1N动态刮削力。
Claims (1)
1.一种力传感器动态性能标定装置，该装置包括电压模拟信号发生器(2)、功率放大器(3)和快刀装置(4)，其中，电压模拟信号发生器(2)与计算机(1)连接并接收其指令发出不同频率、幅值的电压信号波形，功率放大器(3)将电压信号波形进行幅值放大输出给快刀装置(4)，频率不变，快刀装置(4)根据接收到的电压信号波形幅值，由快刀装置(4)的安装面(6)产生相应的位移动作，该位移动作的频率与输入的电压信号频率相同，快刀装置(4)所产生的位移动作由安装面(6)传递到待标定力传感器(7)的测量面上，其特征在于：在快刀装置(4)的安装面(6)的前方设置一个非接触位移测量传感器(5)，该非接触位移测量传感器(5)发出的测量光束垂直照射在安装面(6)上，非接触位移测量传感器(5)与计算机(1)连接，将采集到的快刀装置(4)安装面(6)位移动作的形变数据输入计算机(1)。
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